接入潜力：释放电动汽车未被利用的灵活性

为什么智能充电对于更可持续和有弹性的能源系统至关重要 A collaboration between: 高管摘要 “总体而言，人们认为V2G（车辆到电网）是解决电网平衡挑战和优化可再生能源使用的终极方案。但这一切都始于我们今天已经具备的——即单向智能充电——它控制电动汽车在最大功率下充电的时间以及何时应降低充电功率。V2G是进一步优化的良好下一步，一旦其他基本要素，如法规、税收和过剩的可再生能源产能以及多层电网容量改进成熟并得到妥善实施，它就可以起飞。 未来已经智能，但它必须变得更加智能。 我们了解这个故事。 欧洲的能源格局正在经历不可逆转的变化。 在供应方面，向可再生能源和低碳发电的快速转型伴随着能源安全增强的更高多元化。但可再生能源的波动性也引入了新的风险，这些风险必须得到管理。其中包括供需不匹配、输电和配电线路过载以及电网集成挑战。 那么，如何处理这些汇聚的挑战的最终答案是什么呢？我们如何平衡电网，优化可再生资源的使用并降低消费者的成本？ 充电器和管理系统会自动启动和停止充电过程。当其运行最优化时，它能考虑电价、电网利用率、可再生能源的可用性和电动汽车电池的充电状态。 在很大程度上，解决方案已经存在于今天。单向智能充电是一种已被证实的鼓励用户智能消费能源以及将负载从拥堵时段或转移到较便宜时段的方法。但随着电力需求的指数级增长，尤其是当消费者在家为电动汽车（EVs）充电时，单向充电变得更加迫切。 消费者和电网公司是单向充电（也称为第一代车对电网，或V1G）的主要受益者。它围绕一个简单的按使用时间（ToU）能源计费体系，不需要对现有基础设施或法规进行重大改革。 在需求方面，工业过程电气化、热泵、数据中心以及当然，交通运输带来的不断增加的负荷，造成了不确定性，并在一天中的不同时间引入了新的峰值。 而不是每个人都下班回家时同时充电，与其他能源需求高峰的设备同步，电动汽车充电正在变得智能。算法根据电动汽车驾驶员设定的偏好来优化充电过程。例如，他们可能希望他们的车辆在夜间以最便宜的速率充电至80%，或者希望在早上8:00前完全充电。一旦他们设定了偏好，电动汽车与……之间的通信就会发生。 例外情况——以及从V1G中积累灵活性收益的主要障碍——是需要数据共享和互操作性立法。尚未实施，《可再生能源指令》（RED III）第20a条将确保车辆内数据可供任何第三方利益相关者使用，前提是获得驾驶员同意。如果没有免费和公平的数据访问，智能充电的灵活性服务就无法完全采用。 同时，客户对其个体能源消耗的参与度正在提高。随着他们的期望逐渐转向更高的透明度和管理，他们与电网互动的方式也在发生变化。与此同时，网络攻击的潜在威胁、极端气候事件，以及在某些地区已经受限的电网系统，使实时平衡和管理供需变得更加至关重要。 Suthalan Gnanes总经理，绿流公司 车联网：针对当地能源问题的本地响应 向前推进几年，如今V1G的数据共享和互操作性的限制问题已经得到解决。专业的双向充电器和远程管理系统使得电力可以双向流动。电力可以从电网流向汽车，然后再从汽车返回电网（这被称为车到网（V2G）），或者直接从汽车电池流向家庭（车到家（V2H）），从而降低能源账单并提高用户的自我依赖性。 当然，V2G（车到网）的成功取决于道路上有足够的双向充电电动车。这项技术已经在一些国家进行试点，并显示出真正的潜力。最终，它可以使成千上万的电动车协同工作，作为一个大型分布式能源系统，为电网提供有价值的灵活性服务。 双向电力流动本质比V1G更复杂。但若操作得当，V2G可以通过有效降低电网层面的电力需求峰值并降低车辆用户的电费，从而稳定电网。 2024年，欧洲年度电动汽车销量占总汽车销量的22.7%。随着我们越来越接近2035年，一些司法管辖区将正式禁止销售新的汽油和柴油车辆，这将进一步推动电动汽车的普及。在地方社区中，电动汽车的数量将与住宅数量大致相当。V2G技术可能允许车辆在其社区内充电，并放电，从而为平衡当地网络创造一个相关且可用的灵活性资源。 总的来说，然而，无论是使用V1G还是V2G，智能充电都提供了令人信服的经济理由。正如Eurelectric的2024年《快速电网》研究报告所指出的，利用现有资产的灵活性可能会为欧洲电网运营商每年节省约40亿欧元。结合优化电网和前瞻性投资，灵活性可以被视为一组战略的一部分，以在2025年至2050年间将总体电网投资成本从预期的670亿欧元降低至每年550亿欧元。1 “通过优化电网并利用我们已有的灵活性和工具，电动汽车是减少电网运营商投资额从预测的每年670亿欧元降低到2025年至2050年每年550亿欧元的重要解决方案。这是一笔巨大的节省，并强调了为什么V2G对于能源的未来是必需的，而不是一种选择。 从能源系统角度来看，V2G可以使电动汽车充当去中心化的储能单元。实际上，考虑到风能和太阳能的输出可变性，电动汽车的电池变成了缓冲器，将可再生能源储存起来，直到电网需要时再释放。 我们相信，这使得V1G和V2G不仅仅是一种选择，而是一种必需。它们具备提供最经济、可扩展和灵活的本地化能源解决方案的潜力，同时在一定程度上降低网络投资的成本。它们将电动汽车变为能源解决方案的关键组成部分，而不是一旦停止驾驶就被闲置的闲置资产。 当然，存在一些未解决的问题，其中最显著的莫过于车辆、充电器和电网之间缺乏标准化的开放接口或连接。V2G（Vehicle-to-Grid，车载电网）功能电动汽车和充电器的当前稀缺，以及无法精确同步所有V2G功能车辆以提供电网服务，如频率调节，构成了障碍。众多税收和监管壁垒，以及驾驶员同意的必要性，进一步阻碍了V2G的推广。 Serge ColleEY全球能源与公用事业领导 ■在过去40年里，电力需求增长了500 太瓦时to 2,500 TWh. ■在接下来的25年里，变化的速率将是现在的四倍，预计电力需求将达到顶峰4,500太瓦时由2050. “在E-REDES，我们正在测试地方灵活性市场潜力。在此业务模式中，电动车辆（EVs）将发挥至关重要的作用，因为它们可以从具有灵活负载轮廓中获得好处，同时在电网中得到很好的分布。 若奥·拉斐尔高级项目经理，E-REDES 灵活性价值主张：赢家 电网运营商将从避免削减中获益 日益增长的拥堵管理导致可再生能源被削减。在大多数欧盟成员国，这通常意味着化石燃料发电填补了这一空缺。更有效地管理电网拥堵的方法是智能管理能源资产。这需要智能利用现有能源资源、能源存储以及鼓励或奖励消费者根据电网可用性调整其能源使用量的项目。鉴于电网的庞大规模以及已经连接并最终将连接到电网的电动汽车数量，灵活性可能成为解决局部拥堵、避免削减成本最低且最有效的方法之一。 解释他们如何将电价和智能能源费率转化为优势。他们应展示消费者如何在电价低时充电以节省金钱，并通过将能源卖回电网来赚钱。 V2G将为电网运营商带来显著的白日常益处，但仅在他们能够实施智能控制，并积极控制和优化电力消费和充电，以充分利用电网集成的情况下。 如果电动汽车的灵活性要实现规模化和进入主流市场，其价值主张必须在整个生态系统中得到体现。 电动汽车所有权的经济性也将得到改善，其中单向智能充电和V2G的灵活性得到优化。总拥有成本（TCO）包括车辆成本、能源、税收、维护和保险费用。节省的金额将因国家和可用的电费标准而异。这些节省将受到太阳能光伏（PV）所有权、车辆电池尺寸、行驶距离和充电频率的影响。 消费者将参与灵活性 目前，欧盟的电力网络在许多地区出现拥堵。当电力网络的传输能力不足以满足需求时，就会出现电网拥堵。这主要是由可再生能源，如太阳能和风能的分散式发电量的迅速增加所驱动的。这些可再生能源的来源，通常由家庭和企业产生，将能量反馈回电网，导致难以管理的波动和尖峰。 智能充电使得处于能源转型核心地位的消费者能够直接参与提供灵活性。他们可以在缓解电网拥堵方面发挥积极作用，从而降低电费，并提高用户的使用可靠性和安全性。然而，同意参与的电动汽车驾驶员必须能够信任他们提供灵活性的公司，并获得他们的贡献回报。 潜力巨大。在避免可再生能源减产方面，理论上电动汽车到2030年可能为欧洲提供年度电力供应的4%。估计114太瓦时的电池容量足以每年为3000万户家庭供电。到2040年，这一潜力变得更加显著，因为V2G技术可以储存超过欧洲总电力需求的10%，并在需要时重新注入。4 在总拥有成本（TCO）的基础上，当车辆得到最佳充电并享受V2G服务时，安永（EY）估计，与内燃机（ICE）相比，英国紧凑型电动汽车（EV）的所有者每年可以节省高达19%（1270欧元）。2在大型或运动型多功能车（SUV）细分市场中，年度节省可达高达26%（€2,460）。 欧盟能源监管机构合作局（ACER）的市场监控报告显示，2023年拥堵管理的需求增长了14.5%，推动系统成本上升。它估计，欧盟电网拥堵管理的成本超过了40亿欧元，其中60%的成本由德国系统承担。3 同样重要的是需要提供相关且易于使用的智能充电方案，为消费者带来清晰的益处，以最大化参与度和采用率。为了让驾驶员将电动汽车视为一种移动方式和可能的金融资产，公司必须 在德国、瑞典和西班牙，小型车辆的总体拥有成本（TCO）可以降低高达14%。在法国和荷兰，分别可以实现8%和9%的节省。 将智能充电货币化 其他市场参与者也是运行灵活系统的重要组成部分，并且有望从参与中获得显著的价值： ■其他第三方（包括能源管理系统提供商、汽车制造商、能源供应商、零售商和独立聚合商）如果他们具备正确的技能集，可能会转变商业模式，以包含充电和灵活性服务的货币化。 智能充电，包括车到电网（V2G），对于平衡能源供需至关重要。它应该降低总体系统成本，并且在合适的框架下，避免某些网络投资的必要性。然而，灵活性必须具有经济价值。灵活性市场和更优定价必须奖励供应商并支持商品交易。但首先，必须设立几个机制： ■价格信号将促使电动汽车驾驶员充电或放电，从而缓解当地网络拥堵。 ■充电点运营商（CPOs）通过运营其公共充电点组合为电网运营商提供灵活性服务，可能从新的收入渠道中获益。服务可能包括交流（AC）或快速平衡服务的高功率充电（HPC）。通过向愿意参与智能充电计划（如V1G或V2G）的电动汽车（EV）车主提供有吸引力的定价方案，充电运营商（CPOs）还可以增加客户忠诚度和市场份额。 ■有效建立地方灵活性市场，以便DSO（配电系统运营商）采购灵活性，以避免网络拥堵并提高网络资产利用率。 ■清除移动和固定存储的监管障碍，例如双重征税。 ■智能充电的数据互操作性及车辆、配电网运营商（DSO）、CPO或聚合器之间的信息共享，以及标准化的通信协议，用以连接生态系统内的所有参与者 ■待实施的技术标准，如ISO 15118-20，在车辆和充电基础设施中的应用，以及双向充电中可互操作车辆和充电基础设施的可用性增加。 ■车队运营商他们可以通过参加智能充电计划，将他们的插电式车辆转变为收入来源。通过进行批发套利和提供电网平衡服务，特别是V2G，他们可以降低自己的运营成本，提高能源效率，并从更好的能源管理中受益。事实上，研究表明，电动公交车队可以通过V2G将他们的充电成本，即他们的运营支出主要组成部分，降低超过90%。5 ■适当的投资和监管，从需求和供给两个方面，以有效管理依赖天气的资源（如风能和太阳能）的灵活性产出。 ■市场参与规则，使分布式储能系统（DSO）能够因帮助平衡电网而补偿用户使用车载双向充电（V2G）技术。 ■可伸缩的灵活性解决方案，能够根据变化条件调整电力供应或需求。 紧迫性将电动车转变为灵活性资产 “我们需要一个运作良好的市场，拥有众多连接的客户和资产，以建立对灵活性的信任。关于电动汽车电池，客户是掌控者；因此，启用他们的参与和投入是成功的关键。 六项前提条件以解锁电动汽车的灵活性 迅速采取行动是必要的。到2030年，欧洲道路上将有15%的车辆为